Введение
Желатиназы - это ферменты, способные разлагать желатин путем гидролиза, играющие важную роль в деградации внеклеточного матрикса и ремоделировании тканей. Желатиназы являются типом матричной металлопротеиназы (ММП), семейства ферментов, которые зависят от цинка в качестве кофактора и могут разрушать части внеклеточного матрикса. ММП имеют несколько подгрупп, включая желатиназу А (ММП 2) и желатиназу В (ММП 9). Желатиназам присваиваются различные номера Комиссии ферментов: желатиназа А использует 3.4.24.24, а желатиназа В использует 3.4.24.35, в которых первые три номера одинаковы. Первая цифра, 3, это класс. Ферменты класса 3 - это гидролазы, ферменты, которые катализируют реакции гидролиза, то есть они расщепляют связи в присутствии воды. Следующая цифра представляет подкласс 4, или протеазы, которые являются ферментами, которые гидролизуют пептидные связи в белках. Следующий номер - подкласс 24, который состоит из металоэндопептидаз, которые содержат ионы металлов в своих активных участках, в данном случае цинк, которые помогают расщеплять пептидные связи. Последняя часть номера ЕС - это серийный номер, идентифицирующий конкретные ферменты в рамках подкласса. 24 представляет желатиназу А, которая является металлопротеиназой, которая расщепляет желатин и коллаген, в то время как 35 представляет желатиназу В, которая гидролизует пептидные связи.
Применение гелатиназы в животных
Энзимы гелатиназы могут быть найдены в ряде эукариотов, включая млекопитающих и птиц; бактерии, включая Pseudomonas aeruginosa и Serratia marcescens), и грибы, но могут иметь различия между видами, основанные на идентификации и функции типа гелатиназы. У человека выражены гелатиназы, являющиеся матричными металлопротеиназами MMP2 и MMP9. Кроме того, было доказано, что желатиназы А (MMP2) и В (MMP9) способствуют развитию новых кровеносных сосудов в роговице крыс и кроликов при повреждении роговицы. Раны роговицы у этих грызунов могут привести к большей экспрессии и активности фермента. Желатиназа помогает ремоделировать поврежденный внеклеточный матрикс (ЭММ) путем удаления поврежденных белков матрикса (по MMP 9), что приводит к ангиогенному ответу или образованию новых кровеносных сосудов. Это указывает на ремоделирование коллагена в ткани репарационной стромальной оболочки роговицы гелатиназами.
Энзимный путь
Эти специфические протеазы используют гидролиз для разложения желатина через два последовательных шага. Первый производит полипептидные продукты, за которыми следуют аминокислоты (обычно альфа-аминокислоты). В этом случае субстрат - это желатин, а продукты - это образовавшиеся полипептиды. Желатиназа связывается с субстратом, желатином, вследствие специфичности связывающих взаимодействий на поверхности клетки. Катализа, связанная с ионом цинка и остатками аминокислот, разрушает пептидные связи в полипептиды путем расщепления. Полипептиды далее преобразуются в аминокислоты, второй последовательный этап и продукт реакции. Дополнительные белки, такие как TIMP 2 и другие TIMPs, действуют как ингибиторы для регулирования и контроля ферментативного пути путем связывания с активным местом гелатиназы, что предотвращает распад субстрата.
Ассоциация поверхности клетки
Желатиназы могут регулировать ферментативную активацию и активность путем взаимодействия на поверхности клетки. Поверхностные белки регулируют такие функции, как локализация, ингибирование и интернализация. Связывание фермента с поверхностью приводит его в тесное согласие с определенными субстратами в периклеточном пространстве для регулирования функции ММП. Локализация позволяет им разрушать специфические элементы ЭМК путем тесной ассоциации с поверхностью клетки.
Кристальные структуры
Желатиназы содержат каталитический домен (расположенный в терминальной области С), который необходим для ферментативной активности и гидролиза пептидных связей в молекулах субстрата. Этот домен содержит пять бета-цеток в скрученном бета-листе, связанном вместе тремя альфа-спиралью. Активное место находится между бета-цепью и альфа-спиралью, содержащей остатки гистидина, с другой спиралью, содержащей остатки гистидина, создавая петли. Эти гистидины связаны с каталитическим ионом цинка, играя важную роль в катализации гидролиза пептидных связей в белках. Также в терминальной области С есть домен, похожий на гемопексин, который взаимодействует с частью клеточной мембраны. Способствует специфичности фермента, аффинитету и локализации, состоит из четырех лезвиев с антипараллельными бета-листками. Кроме того, существует фибронектин II типа (FNII), важный для распознавания, сгибания и посредничества в взаимодействиях желатина из-за участия белковых белковых взаимодействий, и имеет решающее значение для специфичности субстрата. FNII состоит из двух двухцепочечных антипараллельных бета-листов. Первичные структуры отдельных ММП могут иметь различные композиции доменов, а расположение доменов и структур помогает сгибанию и стабильности фермента, поскольку сгибание способствует активности фермента.
Активные сайты
Некоторые из желатиназ являются протеиназами, которые зависят от цинка. Известные активные участки этих белков расположены в каталитических доменах и обычно содержат атом цинка в известном месте, что важно для катализа. Активные участки также содержат остатки гистидина и глутамата, определяющие область активного участка каталитического связывания цинка. Эти остатки координируются с ионом цинка для стабилизации и конформации. Это активное место способствует гидролизу пептидных связей в субстратах, таких как желатин и коллаген, благодаря координации ионов цинка и остатков аминокислот. Они также влияют на катализатор желатиназы и связывание субстратов.